منابع انرژی فسیلی میرا و تجدید‌ناپذیرند. بعلاوه، باعث آلودگی جو کره زمین و افزایش گرمای آن شده، حیات کلیه موجودات زنده و بخصوص انسان را در مخاطره قرار داده‌اند. اگر افزایش نیاز رو به رشد جوامع بشری به انرژی را هم به این مجموعه اضافه کنیم، یافتن انرژی پاک جایگزین به یک ضرورت تبدیل می‌شود. به نظر می‌رسد که منابع انرژی تجدیدپذیر جایگزین‌های مناسبی برای سوختهای فسیلی هستند. باد یکی از مقرون به صرفه‌ترین و کارآمدترین این منابع به شمار می‌رود و به این دلیل، مورد استقبال روزافزون قرار گرفته است. به نحوی که بر اساس آخرین آمار موجود، ظرفیت تولید انرژی بادی در جهان طی دو دهه گذشته حدود 75 برابر افزایش داشته است.
تاریخچه انرژی بادی
اصول اولیه برق و نحوه کاربرد آن را می توانید در مقالات قبلی ما مطالعه کنید. استفاده از انرژی بادی جهت حرکت کشتیهای بادبانی و به راه انداختن آسیابهای بادی به قرنها قبل از میلاد مسیح بر‌می‌گردد. در قرن نهم استفاده از پمپ بادی و آسیاب بادی در خاورمیانه رایج بوده است. در مناطق خشک استرالیا و غرب آمریکا آب مورد نیاز موتورهای بخار و دامها را با پمپ‌های باد تامین می‌کرده‌اند. اولین آسیاب بادی برای تولید برق در سال 1887 در اسکاتلند به کار گرفته شد. در همان سال اولین توربین بادی در کلیولند اوهایو ساخته شد و انرژی الکتریکی توسعه یافت. در طول قرن بیستم، ایستگاه‌های بادی کوچکی برای مزارع یا خانه‌ها برق تولید می‌کردند. طی بحران نفتی سال 1973 دینام‌های بادی صنعتی اختراع شد تا برای استفاده از راه دور به شبکه‌های برق متصل شوند. امروزه در بعضی کشورها ژنراتورهای بادی در حد گیگاوات برق ملی تولید میکنند.
توربین بادی و نحوه عمل آن
منشا باد انرژی خورشیدی است و به دلیل گرم شدن نامتوازن سطح زمین توسط خورشید به وجود می‌آید. چرخش زمین و بی‌نظمی‌های سطح آن نیز در شکل‌گیری باد موثرند. از قرن بیستم بشر توانست انرژی باد را مهار کرده، از آن برق تولید کند. برق توسط توربین بادی تولید می‌شود. توربین بادی وسیله ای برای تبدیل انرژی بادی به انرژی الکتریکی است. انرژی جنبشی باد پرههای پروانه مانند یک توربین را به دور روتور می‌چرخاند. روتور یا چرخاننده با چرخش خود ژنراتور را می‌چرخاند که آن هم به نوبه خود انرژی الکتریسیته یا برق تولید میکند. توربین‌های بادی دارای دو نوع محور افقی و محور عمودی هستند و نوع اول رایج‌تر است.
محل نصب توربین بادی
برای تولید انرژی بادی، توربینها در خشکی یا فراساحل نصب میشوند. فراساحل به نواحی دور از ساحل آبهای بزرگ، یعنی جایی که باد قوی‌تر و پایدارتر است، گفته می‌شود. یک توربین بادی خشکی متوسط 2.5 تا 3 مگاوات و یک توربین بادی دریایی حدود 3.6 مگاوات برق تولید میکنند. انرژی بادی تولید شده از توربین بادی تا ولتاژ بالا (150 تا 800 کیلو ولت) افزایش یافته، توسط خطوط شبکه برق به محل مصرف انتقال یافته، توزیع می‌شود.
ذخیره انرژی بادی
وزش باد همیشگی نیست و بعلاوه، بیشتر انرژی بادی معمولا در شب تولید می‌شود. برای استفاده از انرژی در روز یا دوره‌های کم باد از روشهای ذخیره سازی زیر استفاده می‌شود:
- ذخیره سازی باتری
- ذخیره سازی هوای فشرده
- سلولهای سوختی هیدروژنی
- ذخیره سازی پمپی
مزایا و معایب انرژی بادی
انرژی بادی هم مانند سایر انواع انرژی مزایا و معایب خاص خود را دارد. مهمترین مزایا و معایب این انرژی به شرح زیر است:
- منبع پاک انرژی
- تجدیدپذیر و پایدار
- ارزان و مقرون بصرفه
- ایجاد شغل
- استفاده از فناوری پیشرفته
- دارای پتانسیل عظیم بازار
- استفاده مناسب از فضا
- جلوگیری از هدر رفت آب
معایب انرژی بادی
- غیر قابل پیش بینی بودن
- تهدید حیات وحش
- ایجاد سر و صدا
- تغییر چشم انداز طبیعی و سوسو زدن
- محدودیت مکانی
سایر محدودیتها :
- هزینه بر بودن نصب و راه‌اندازی سازه‌ها و انتقال انرژی بادی تولید شده به مناطق شهری و نیمه شهری
- تداخل با رادار‌ها (نادر است)
- تهدید ایمنی افراد مجاور مزارع بادی هنگام بروز بادهای شدید و طوفانها
- رقابت با سایر منابع انرژی
مقایسه انرژی بادی با دیگر منابع انرژی
جهت مقایسه انرژی بادی با دیگر منابع انرژی، در اینجا به ویژگیهای عمده منابع متداول انرژی (سوختهای فسیلی و انرژی خورشیدی) اشاره شده است.
- تجدیدناپذیر
- عامل آلودگیهای زیست محیطی
- احتمال بروز خطر در صورت استفاده نادرست
- عامل تابش سرب و ایجاد بارانهای اسیدی
- حمل و نقل آسانتر
- قابل اعتماد و پایدار
ویژگیهای انرژی خورشیدی در مقایسه با انرژی بادی
- قابل پیش بینی‌تر
- تولید انرژی در مقیاس عظیم‌تر
- عمر طولانی‌تر، نیاز کمتر به نگهداری
- بدون سر و صدا
- پر هزینه بودن ذخیره انرژی
- امکان پراکنده شدن مواد سمی از پنل‌ها پس از تخریب احتمالی
انرژی هسته ای در مقایسه با انرژی بادی
- انرژی پاک با تولید کربن پایین
- منبع پایدار انرژی
- بازدهی بیشتر
- احتمال ایجاد خطرات بهداشتی
- اثرات احتمالی بر زیستگاههای حیات وحش
- ایجاد زباله سمی
- رشد کمتر
- پر هزینه‌تر
وضعیت انرژی بادی در سطح جهانی
تولید انرژی بادی در وهله اول به جغرافیای محلی بستگی دارد. جدول زیر نشان دهنده تولید انرژی باد در کشورهایی است که در سال 2021 پیشرو بوده‌اند:
|
نام کشور |
ظرفیت بادی (بر حسب گیگاوات) |
|
چین |
342 |
|
ایالات متحده |
139 |
|
آلمان |
60 |
|
هند |
42 |
|
اسپانیا |
29 |
|
بریتانیا |
26 |
|
برزیل |
19.1 |
|
فرانسه |
18.7 |
|
کانادا |
14.4 |
|
ایتالیا |
12.7 |
انرژی بادی در ایران
ایران برای تامین انرژی عمدتاً متکی بر سوختهای فسیلی است. اما، در دو دهه اخیر سرمایه‌گذاری روی انرژیهای تجدیدپذیر را شروع کرده است. ایران عضو شورای جهانی انرژی بادی است و در راستای سیاستهای جهانی کاهش وابستگی به سوختهای فسیلی گام بر‌می‌دارد. کشور ما را یک کمربند بادی در بر می‌گیرد و در مقایسه با سایر کشورهای خاورمیانه پتانسیل نسبتاً خوبی برای انرژی بادی دارد. استان‌های قزوین، آذربایجان شرقی، البرز، خراسان جنوبی، اردبیل، سیستان بلوچستان، قم، خراسان رضوی، سمنان و خوزستان با میانگین سرعت باد سالانه بیشتر از 5 متر بر ثانیه، مناطق مناسبی برای ایجاد مزارع بادی هستند. تولید انرژی باد در ایران طی 10 سال پس از آغاز، از 25 مگاوات (2004) به 150 مگاوات افزایش داشته است. هم اکنون ظرفیت بادی نصب شده در ایران حدود 300 مگاوات است. اگرچه، ارقام ذکر شده یک روند رو به توسعه را نشان می‌دهند، اما در مقایسه با ظرفیت جهانی (651 گیگاوات تا سال 2021)، و توان 80 گیگاواتی انرژی ایران بزرگ به نظر نمی‌رسند.
صنعت انرژی بادی در ایران در دست بخش خصوصی است. محدود بودن تعداد شرکتهایی که در این زمینه فعالیت میکنند، و همچنین، مشکلات اقتصادی ناشی از تحریمها مانع سرمایه‌گذاری کافی در این بخش شده است. اخیرا، معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری دستورالعملی در زمینه انرژیهای تجدیدپذیر فراهم نموده که یکی از اهداف آن حمایت از شرکتهای نوپا برای توسعه فناوری‌های جدید است. در صورت اجرا شدن این طرح، صنعت بادی می‌تواند به عنوان یک بخش پیشرو با فناوری پیشرفته، از شرکتهایی که در این زمینه کار میکنند، حمایت کند.
